JP5162030B2 - Existence number estimation device - Google Patents
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Description
本発明は、住居、オフィス等の各領域に存在する人数を推定する存在人数推定装置に関する。 The present invention relates to an existence number estimating device for estimating the number of persons existing in each area such as a residence and an office.
生活者の見守り、及び状況に合わせた機器制御を行う場合には、生活者の位置等の状態を監視する必要がある。位置情報の取得方法としては、従来、監視カメラ、赤外線イメージセンサ、フロア圧力センサ、超音波センサ、無線タグ及びリーダ等を利用して行う方法が知られている。しかしながら、これら高度なセンサを使用する場合には、プライバシ及びコストに関する問題がある。 When monitoring the consumer and controlling the device according to the situation, it is necessary to monitor the state of the consumer, such as the position. As a method for acquiring position information, a method using a monitoring camera, an infrared image sensor, a floor pressure sensor, an ultrasonic sensor, a wireless tag, a reader, or the like has been conventionally known. However, when these advanced sensors are used, there are problems regarding privacy and cost.
特許文献1には、焦電センサと人数検知センサを組み合わせて使用し、領域毎の生活者の在室状況を推定する監視システムが開示されている。
特許文献1に開示される監視システムでは、出入り口の通過人数を検知して特定の領域内に存在する人数を推定するが、この出入り口においては同時に1人の通過しか考慮しておらず、正確な存在人数を領域毎に推定することが困難とされる。また、人数検知センサが別途必要なことから、コスト面の問題がある。
In the monitoring system disclosed in
従って、存在人数推定装置においては、存在人数を精度良く推定することが求められている。高精度な領域毎の存在人数の推定により、領域毎の存在人数に応じた機器制御、例えば、照明のオン・オフ、空調設備の運転モード等の制御が可能となり、不必要なエネルギー消費を低減することができる。 Therefore, the existence number estimating device is required to accurately estimate the number of existence people. Highly accurate estimation of the number of people in each area enables device control according to the number of people in each area, for example, lighting on / off, operation mode of air conditioning equipment, etc., reducing unnecessary energy consumption can do.
本発明は、上記問題点を解決するためになされてものであり、その目的は、低コストで、人数を領域毎に精度良く推定することができる存在人数推定装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a presence person estimation device capable of accurately estimating the number of people for each area at low cost.
本発明によれば、人数を推定する対象となる所定の範囲の複数の領域のいずれかに複数個設置され、前記領域内の人間の有無又は前記領域内の人間の動作の有無を検知して検知信号を出力する人体検知センサと、前記検知信号を収集し、前記領域で前記人間の有無又は前記人間の動作の有無が最後に検知された時刻を前記領域毎に関連づけた時刻情報を含む人体検知情報を出力する収集部と、前記領域毎の推定存在人数を示す複数の実現値と、前記領域間の接続関係及び前記領域と前記人数を推定する対象外となる領域外との接続関係を含む接続関係情報と、前記領域が重なり合う重複領域を示す重複関係情報と、を格納する記憶部と、前記接続関係情報を使用して、前記領域間を人間が遷移する確率を示す第1の遷移確率、及び領域から領域外へ人間が遷移する確率を示す第2の遷移確率を計算し、前記第1及び第2の遷移確率を行列要素に有する遷移行列を作成する遷移行列作成部と、前記遷移行列を使用して前記実現値の各々から現在時刻の実現値を予測する実現値予測部と、前記時刻情報及び前記重複関係情報を使用して前記現在時刻の実現値の各々の尤度を計算する尤度計算部と、前記現在時刻の各実現値のうち前記尤度が予め設定される閾値よりも大きい実現値を選択する実現値選択部と、前記選択された実現値から同一の実現値の数を計算し、該実現値の数と前記領域毎の存在人数とを関連づけた出力情報を生成して、この出力情報を出力する出力部と、を具備することを特徴とする存在人数推定装置が提供される。 According to the present invention, a plurality of devices are installed in any one of a plurality of regions within a predetermined range to be estimated, and the presence or absence of humans in the region or the presence or absence of human movements in the region is detected. A human body detection sensor that outputs a detection signal; and a human body that collects the detection signal and includes time information in which the time at which the presence / absence of the human being or the presence / absence of the human motion was last detected in the region is associated with each region. A collection unit that outputs detection information, a plurality of realized values indicating the estimated number of persons for each region, a connection relationship between the regions, and a connection relationship between the region and the outside of the region from which the number of people is not estimated. A storage unit that stores connection relation information including the overlapping relation information indicating the overlapping area where the areas overlap, and a first transition that indicates a probability that a person will transition between the areas using the connection relation information. Probability and region Calculating a second transition probability indicating the probability that a person will transition outside, creating a transition matrix having the first and second transition probabilities as matrix elements, and using the transition matrix An actual value predicting unit that predicts an actual value at the current time from each of the actual values, and a likelihood calculation unit that calculates the likelihood of each actual value at the current time using the time information and the overlapping relationship information And an actual value selection unit that selects an actual value having a likelihood greater than a preset threshold among the actual values at the current time, and calculates the number of identical actual values from the selected actual value. And an output unit that generates output information in which the number of realization values and the number of people in each region are associated with each other, and outputs the output information. .
本発明の存在人数推定装置によれば、領域毎の存在人数を精度良く推定することができる。 According to the existence number estimating device of the present invention, the number of existence persons for each region can be estimated with high accuracy.
以下、必要に応じて図面を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る存在人数推定装置を説明する。 Hereinafter, the presence number estimating device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as necessary.
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る存在人数推定装置100の概略構成を示している。この存在人数推定装置100は、図3を参照して後に説明されるような住居、オフィス等の屋内に存在する人数を部屋(領域)毎に推定することができる。本明細書に記述される部屋は、例えば、住宅における居間、寝室、台所等の部屋を指すように限定されず、人数を推定する対象となる任意の領域(エリア)を意味してもよい。[First embodiment]
FIG. 1 shows a schematic configuration of an existence number estimating
図1に示される存在人数推定装置100は、複数の人体検知センサ101A〜101Cを含む人体検知センサ群101を備え、人体検知センサ101A〜101Cは、夫々特定の領域を検知領域として割り当てられている。各人体検知センサ101A〜101Cは、検知領域内の人間の有無又は人間の動作の有無を検知し、検知信号を検知情報収集部102に送信する。検知情報収集部102は、有線又は無線経路で各人体検知センサ101A〜101Cに接続されている。
1 includes a human body
人体検知センサ101A〜101Cとしては、例えば、焦電型赤外線センサ、サーモパイル型赤外線センサ等の動いている人間の存在を検知するセンサがある。人体検知センサ101A〜101Cに焦電型赤外線センサが利用される場合、各人体検知センサ101A〜101Cは、天井等に配置され、検知領域における人間の動きを検出して人間の有無を検知する。より詳細には、焦電型赤外線センサを備える人体検知センサ101A〜101Cは、検知領域から発せられる赤外線エネルギーの変化を焦電素子によって電気的な変化として検出することで、赤外線を発している人間の動きを検出する。人体検知センサ101A〜101Cは、上記の例に限定されず、人間の有無又は人間の動作の有無を検知することができればよく、カメラ、フロア圧力センサ、超音波センサ、操作されたことを検知信号として出力することができる家電機器等で構成されてもよい。人体検知センサ群101は、上記のような各種センサを組み合わせて構成されてもよい。
Examples of the human
検知情報収集部(単に、収集部とも言う)102は、各人体検知センサ101A〜101Cから検知信号を収集し、収集した検知信号を人体検知情報として制御部103及び実現値評価部105に送信する。また、検知情報収集部102は、検知信号の受信時の時刻、即ち、人間の有無又は人間の動作の有無が検知された時刻に関する時刻情報を人体検知情報に含めて送信することができる。より具体的には、検知情報収集部102は、各部屋において人間の有無又は人間の動作の有無が最後に検知された時刻(最終検知時刻)を記憶し、部屋毎の最終検知時刻を含む人体検知情報を定期的に送信する。或いは、検知情報収集部102は、最終検知時刻からの経過時間を示す未検知時間を計算し、部屋毎の未検知時間を含む人体検知情報を送信してもよい。
A detection information collection unit (also simply referred to as a collection unit) 102 collects detection signals from the human
制御部103は、所定のタイミングで、例えば、検知情報収集部102から人体検知情報を受信した直後に一期先予測部104、実現値評価部105及び在室人数出力部106を順次動作させる。また、制御部103は、複数の実現値を格納している実現値の集合111を初期化することができる。ここで、実現値とは、人数を推定する対象となる領域(例えば、部屋)毎の存在人数の推定値を有するデータを指す。これらの実現値は、後に説明されるように、図11に示されるようなデータ構造を有している。
For example, immediately after receiving the human body detection information from the detection
図1に示される一期先予測部104は、部屋間の接続関係を示す部屋間の接続関係情報109、及び部屋と屋外との接続関係を示す屋外との接続関係情報110を使用して実現値の集合111を更新する。より具体的には、一期先予測部104は、遷移行列作成部104A及び実現値予測部104Bを備え、遷移行列作成部104Aは、部屋間の接続関係情報109及び屋外との接続関係情報110を使用して遷移行列を作成し、実現値予測部104Bは、遷移行列を使用して、制御部103により初期化された、或いは一期先予測部104及び実現値評価部105により以前に更新された各実現値(一時刻前の実現値とも言う)から現在時刻の実現値を予測し、予測した実現値で実現値の集合111を更新する。
1 is realized using the inter-room
実現値評価部105は、検知情報収集部102から受信した人体検知情報を使用して、一期先予測部104により予測された実現値を評価する。より具体的には、実現値評価部105は、人体検知情報に基づいた各部屋の在室状況と乖離する実現値を消去し、この在室状況と整合する実現値を複製して実現値の集合111を更新する。この実現値評価部105は、人体検知情報、及び人体検知センサ101A〜101Cの検知領域が重なり合う領域(重複領域とも言う)に関する重複関係情報112を使用して、実現値毎に尤度を計算する尤度計算部105Aと、各実現値の尤度を比較して消去する実現値と複製する実現値を選択する実現値選択部105Bとを備えている。
The actual
在室人数出力部(出力部とも言う)106は、評価部105により更新された実現値の集合111内の実現値から部屋毎の在室人数に関する出力情報を生成し、出力情報を表示装置107及び制御対象機器108に出力する。表示装置107は、在室人数出力部106の出力情報を表示することができる表示ディスプレイ、プリンタ等の機器で構成され、図2に示される表示部204を含むことができる。制御対象機器108は、在室人数出力部106の出力情報に応じて制御される汎用計算機、家電機器、住設機器等から構成される。在室人数出力部106は、有線LAN(Local Area Network)、無線LAN、Bluetooth(登録商標)、シリアル通信、又はパラレル通信等の通信ネットワークを介して表示装置107及び制御対象機器108に接続される。
The occupant number output unit (also referred to as an output unit) 106 generates output information related to the occupancy number for each room from the actual values in the actual value set 111 updated by the
図2は、存在人数推定装置100のハードウェア構成例を示している。存在人数推定装置100は、汎用コンピュータ装置200を基本ハードウェアとして使用することで実現することができる。汎用コンピュータ装置200は、図2に示されるように、CPU202、入力部203、表示部204、通信部205、主記憶部206及び外部記憶部207により構成され、これらは、バス201により相互に通信可能に接続される。
FIG. 2 shows a hardware configuration example of the presence
入力部203は、キーボード、マウス等の入力デバイスを備え、入力デバイスの操作による操作信号をCPU202に出力する。
The
表示部204は、LCD(Liquid Crystal Display)、CRT(Cathode Ray Tube)等の表示ディスプレイからなる。
The
通信部205は、Ethernet(登録商標)、無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)等の通信手段を有し、人体検知センサ210との間で通信を行う。
The
外部記憶部207は、例えば、ハードディスク、若しくはCD−R、CD−RW、DVD−RAM、DVD−R等の記憶媒体等から構成され、上記した検知情報収集部102、制御部103、一期先予測部104、実現値評価部105及び在室人数出力部106による処理をCPU202に実行させるための制御プログラムが記憶されている。
The
主記憶部206は、メモリ等により構成され、CPU202による制御の下で、外部記憶部207に記憶された制御プログラムを展開し、当該プログラムの実行時に必要なデータ、当該プログラムの実行により生じたデータ等を記憶する。
The
尚、存在人数推定装置100は、上記制御プログラムをコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現してもよいし、CD−ROM等の記憶媒体に記憶して、或いはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。また、図1に示した部屋間の接続関係情報109、屋外との接続関係情報110、実現値の集合111、重複関係情報112は、上記のコンピュータ装置に内蔵又は外付けされた主記憶部206、外部記憶部207といった、メモリ、ハードディスク、若しくはCD−R、CD−RW、DVD−RAM、DVD−R等の記憶媒体等を適宜利用して実現することができる。
Note that the existence
尚、上述の構成要素の他に、部屋間の接続関係情報109、屋外との接続関係情報110、実現値の集合111、重複関係情報112に記憶されている情報及び異常通知等を印刷するためのプリンタを備えるようにしてもよい。また、使用状況を収集する対象の機器に応じて、図2に示す存在人数推定装置100のハードウェア構成を変更してもよい。
In addition to the above-described components, in order to print the
図3は、図1に示される存在人数推定装置100が適用される一例としての住居の間取りを示している。人体検知センサ101Aは、図3に示されるように、玄関(部屋Aとも言う)301に配置され、玄関301内の領域311Aを検知領域として割り当てられている。同様に、人体検知センサ101B〜101Eは、夫々台所(部屋Bとも言う)302、洋室303の北側(部屋Cとも言う)、洋室303の南側(部屋Dとも言う)及び洗面所(部屋Eとも言う)304に配置され、夫々領域311B〜311Eを検知領域として割り当てられている。洋室303では、検知領域311C及び311Dが部分的に重なり合っている。検知領域311C及び311Dが重なり合う領域は、仮想的な部屋Gに設定される。また、浴室(部屋Fとも言う)305には、人体検知センサが設置されていない。
FIG. 3 shows a floor plan of a house as an example to which the existence
図3に示される矢印は、移動可能な部屋間の接続関係を示している。例えば、部屋Aにいる人は、部屋B、又は人数を推定する対象外となる屋外(部屋X、領域外とも言う)のいずれかに移動することができる。図3の間取りにおける部屋間の接続関係情報109及び屋外との接続関係情報110の例が夫々図4及び図5に示されている。図4に示される部屋間の接続関係情報109の各フィールドには、部屋間の移動が可能、即ち、部屋同士が隣接している場合、1が格納され、部屋同士が非隣接である場合、0が格納される。図4に示される部屋間の接続関係情報109は、部屋Aからは、部屋Bに移動することができ、且つ部屋Aに滞在することができることを示している。同様に、図5に示される屋外との接続関係情報110の各フィールドには、部屋と屋外とが隣接している場合、1が格納され、部屋と屋外とが非隣接である場合、0が格納される。図5に示される屋外との接続関係情報110は、部屋Aから屋外(部屋X)へ、及び屋外から部屋Aへ移動することができることを示している。
The arrows shown in FIG. 3 indicate the connection relationship between the movable rooms. For example, a person in the room A can move to either the room B or the outdoor (room X, also referred to as outside the area) that is not subject to estimation of the number of people. Examples of the
尚、部屋間の接続関係及び部屋と屋外との接続関係は、別々の情報として用意されてもよく、或いは同一の接続関係情報にまとめて用意されてもよい。 Note that the connection relationship between the rooms and the connection relationship between the room and the outdoors may be prepared as separate information, or may be prepared together in the same connection relationship information.
図6は、図3に示される間取りにおける人体検知センサの重複領域に関する重複関係情報112の一例を示している。図6に示されるように、重複関係情報112は、対角要素(即ち、行と列のインデックスが同じ要素)が1の場合、そのインデックスで特定される部屋に人体検知センサが設置されていることを示し、対角要素が0の場合、そのインデックスにより特定される部屋に人体検知センサが非設置であることを示す。また、非対角要素が1の場合、そのインデックスで特定される2つの部屋の検知エリアが互いに重なり合っていることを示す。図6に示される重複関係情報112は、部屋A〜Eには人体検知センサが設置され、部屋F及びGには人体検知センサが非設置であり、部屋Cと部屋Dと検知エリアが重複し、重複エリアを仮想的な部屋Gとした場合を示している。
FIG. 6 shows an example of the
以下では、図3に示される住居を具体例として適宜参照しながら、存在人数推定装置100の具体的な処理手順を説明する。
Below, the specific process sequence of the presence
図7は、存在人数推定装置100の処理手順の一例を示している。図7に示されるように、存在人数推定装置100が動作開始されると、制御部103は、ステップS701において、実現値の集合111を初期化する。初期化時に、実際の在室状況、即ち、人体検知情報から得られる在室状況と大きく異なって実現値が設定された場合、正しい推定値を計算する処理に時間がかかるため、制御部103は、例えば、次に示す方法で実現値の集合111を初期化する。即ち、制御部103は、住居全体の人数及び各部屋の最大人数等の予め設定された制約条件を満たすように乱数で複数の実現値を生成し、或いはこの制約条件を満たす全ての状態を実現値として生成する。
FIG. 7 shows an example of the processing procedure of the existence
ステップS702では、制御部103は、検知情報収集部102から検知状態情報を受信するか、或いは内蔵されたタイマーによって定期的に呼び出されるまで処理を一時停止する。一時停止復帰後、ステップS703において、図8に示される一期先予測処理が実行され、ステップS704において、図14に示される実現値評価処理が実行され、さらに、ステップS705において在室人数出力処理が実行される。ステップS702〜S705に示される一連の処理は、制御部103が終了を指示するまで、繰り返し実行され(ステップS706)、実現値の集合111が次々に更新される。
In step S <b> 702, the
図8は、図7のステップS703に示される一期先予測処理の手順の一例を示している。図8のステップS801において、遷移行列作成部104Aは、部屋間の接続関係情報109及び屋外との接続関係情報110から遷移行列を作成する。ステップS802において、実現値予測部104Bは、作成された遷移行列を使用して一時刻前の各実現値から現在時刻の実現値を予測して、予測した実現値で実現値の集合111を更新する。
FIG. 8 shows an example of the procedure of the one-year ahead prediction process shown in step S703 of FIG. In step S801 in FIG. 8, the transition matrix creation unit 104A creates a transition matrix from the
図9は、図8のステップS801に示される遷移行列作成処理の手順の一例を示している。図9のステップS901において、遷移行列作成部104Aは、ある部屋(移動元の部屋とも言う)iから他の部屋(移動先の部屋とも言う)jに人が移動する場合の遷移確率Pijを計算する。遷移確率Pijは、隣室へ移動する確率をa、屋外へ移動する確率をbとし、部屋iと部屋jとの接続関係をdij、屋外と部屋i(部屋j)との接続関係をgi(gj)とすると、下記数式1から計算される。移動確率aは、その値が大きいほど他の部屋への移動が起こり易いことを表わし、移動確率bは、その値が大きいほど屋外への移動及び屋外からの移動が起こり易いことを表わす。遷移確率Pijは、移動元の部屋i以外の全ての部屋jについて計算される(ステップS902)。
ここで、i≠jである。 Here, i ≠ j.
ステップS903において、一期先予測部104は、移動元の部屋iに滞在する場合の遷移確率Piiを計算する。遷移確率Piiは、ステップS901及びS902で算出された遷移確率Pijを使用して下記数式2から計算される。
ステップS901〜S903に示される計算は、全ての移動元の部屋iに対して実行され(ステップS904)、ステップS901〜S904で計算された遷移確率を行列要素に有する遷移行列Pが作成される。図10には、図4及び図5に示される接続関係情報109及び110を使用して、a=0.1、b=0.01として計算された遷移行列Pが示されている。
The calculations shown in steps S901 to S903 are executed for all the movement source rooms i (step S904), and a transition matrix P having the transition probabilities calculated in steps S901 to S904 as matrix elements is created. FIG. 10 shows a transition matrix P calculated using the
図11は、実現値の集合111内の実現値のデータ構造例を示している。図11に示される例では、実現値の集合111には、4つの実現値が夫々実現値1から実現値4とインデックスを付されて格納されている。実現値の集合111に格納される実現値の数Nは、部屋の数等の状況に応じて適宜変更されることができる。
FIG. 11 shows an example of a data structure of realized values in the realized
図12は、図8のステップS802に示される実現値予測処理の手順を示している。図12のステップ1201において、実現値予測部104Bは、ステップS801で計算された遷移行列Pを使用して、一時刻前のある実現値k(ここで、kは、1≦k≦Nを満たす整数)における部屋iに在室する人間が現在時刻においてどの部屋jに移動するか、或いは屋外に移動するかを決定する。より具体的には、遷移行列のi行目の横ベクトルが部屋iから各部屋に移動する確率になっているため、この確率に従って乱数を発生させて1つの移動先の部屋jをサンプリングする。例えば、部屋Gに在室する人に関しては、図10に示されるように、部屋Gに滞在する確率が0.8、部屋C及び部屋Dに移動する確率が各々0.1であり、この人が部屋Gに滞在するか、部屋C又は部屋Dに移動するかをこの確率に従って乱数で決定する。
FIG. 12 shows the procedure of the actual value prediction process shown in step S802 of FIG. In
ステップS1202において、実現値予測部104Bは、ステップS1201で決定された移動先の部屋j(部屋jは、部屋iと同一であってもよい)に従って、移動元の部屋iの人数を1減少させ、移動先の部屋jの人数を1増加させる。ここで、ステップS1201で決定された移動先の部屋が部屋Xである場合は、移動元の部屋iの人数を1減少させる。ステップS1201及びS1202における処理は、一時刻前の実現値kにおける移動元の部屋iの在室人数の回数だけ繰り返される(ステップS1203)。ステップS1204では、ステップS1201〜S1203に示される処理が全ての部屋、例えば、部屋Aから部屋Fに対して繰り返し実行される。次に、ステップS1205に示されるように、全ての実現値に対してステップS1201〜S1204に示される処理が繰り返し実行される。 In step S1202, the actual value prediction unit 104B decreases the number of persons in the source room i by 1 according to the destination room j determined in step S1201 (the room j may be the same as the room i). , Increase the number of people in the destination room j by one. Here, when the destination room determined in step S1201 is the room X, the number of people in the source room i is decreased by one. The processing in steps S1201 and S1202 is repeated as many times as the number of people in the room i of the movement source at the realization value k one time before (step S1203). In step S1204, the processing shown in steps S1201 to S1203 is repeatedly executed for all rooms, for example, room A to room F. Next, as shown in step S1205, the processes shown in steps S1201 to S1204 are repeatedly executed for all realized values.
図13は、図11に示した実現値の集合111に対して実現値予測処理を実行した後の実現値の集合111の例を示している。図11及び図13に示されるように、実現値1においては、部屋Gから部屋Dに1人移動し、部屋Eから部屋Fに1人移動している。また、実現値2においては、部屋Eから部屋Fに1人移動し、実現値3においては、部屋Dから部屋Gに1人移動している。さらに、実現値4においては、部屋Gから部屋Dに1人移動し、部屋Eから部屋Fに1人移動している。
FIG. 13 illustrates an example of the real value set 111 after the real value prediction process is performed on the real value set 111 illustrated in FIG. 11. As shown in FIGS. 11 and 13, in
上述のような処理に従って、一期先予測部103は、一時刻前の実現値から現在時刻の実現値を予測し、実現値の集合111を更新する。
In accordance with the processing as described above, the one-period
尚、図8のステップS801に示される遷移行列作成処理は、必ずしも毎回実行される必要はなく、遷移行列Pは、予め計算されて外部記憶部207等に格納されてもよい。
Note that the transition matrix creation process shown in step S801 of FIG. 8 is not necessarily executed every time, and the transition matrix P may be calculated in advance and stored in the
図14は、図7のステップS704に示される実現値評価処理の手順の一例を示している。実現値評価部105は、尤度計算部105A及び実現値評価部105を実行し、一期先予測部104によって更新された実現値の集合111内の各実現値が人体検知情報に基づいた部屋毎の在室状況と整合するか否かを評価する。図14のステップS1401において、尤度計算部105Aは、重複関係情報112及び人体検知情報を使用して、実現値の集合111内の各実現値の尤度wを計算する尤度計算処理を実行する。実現値kの尤度wは、下記数式3により計算される。
ここで、実現値kの各部屋の在室人数から計算される部屋i内の人間の在不在を示す値(第1の在不在値とも言う)siと、人体検知情報で特定される各部屋の在室状況から計算される部屋i内の人間の在不在を示す値(第2の在不在値とも言う)riとの差が、平均μが0、標準偏差がσの正規分布N(x;μ=0,σ)に従うとして尤度wを計算している。正規分布N(x;μ=0,σ)は、下記数式4のように定義されている。
また、Hjjは、重複関係情報112を示しており、従って、検知領域の重複による仮想的な部屋(例えば、部屋G)及び人体検知センサが未設置の部屋(例えば、部屋F)を除いた部屋iが尤度wの計算対象になる。値siは、下記数式5により計算される。
この数式5は、実現値kの部屋iの人数xiを在(1)不在(0)に変換している。例えば、図3に示される実現値1では、sD=sF=1、sA=sB=sC=sE=0となる。また、値riは、下記数式6により計算される。
ここで、j∈adj(i)は、部屋iの隣室jを表わし、yiは、部屋iにおける最終検知時刻を表わしている。最終検知時刻yiから現在時刻tまでの経過時間t−yiは、部屋iでの未検知時間に一致する。関数fは、未検知時間t−yiに応じて部屋iに人間が在室している確率を小さくするように、例えば、下記数式7のような値が1から0に単調減少する関数として与えられる。
ここで、パラメータαiは、部屋iに1人も在室していないとみなすまでの未検知時間を表わし、パラメータβiは、部屋iからセンサ未設置の部屋及び屋外等(以下、遷移先の部屋と言う)に移動したとみなすまでの未検知時間を表わしている。パラメータαi及びβiは、部屋毎に異なる値を設定することができる。例えば、廊下(部屋Sとも言う)では、在室しているにもかかわらず長時間人間検知センサに反応がない可能性は低いが、寝室(部屋Tとも言う)では、睡眠時等、検知領域内に人が存在するが動きがほとんどないことがあり、在室しているにもかかわらず長時間反応がない可能性は高い。従って、αSには小さい値が設定され、αTには大きい値が設定される。Here, the parameter α i represents a non-detection time until no one is present in the room i, and the parameter β i is a room where no sensor is installed from the room i, outdoors, etc. (hereinafter referred to as a transition destination). It represents the undetected time until it is considered that the user has moved to the room. The parameters α i and β i can be set to different values for each room. For example, in the hallway (also referred to as the room S), it is unlikely that the human detection sensor will not react for a long time despite being in the room. There is a person inside but there is almost no movement, and there is a high possibility that there is no response for a long time despite being in the room. Therefore, a small value is set for α S and a large value is set for α T.
数式6では、3つの場合に場合分けされている。部屋i及びその隣室jのうち部屋iで最後に動いている人間の有無が検知され、且つ隣室に遷移先の部屋が含まれていない場合に、値riが数式6の上式で計算される。この場合、人が隣室に移動しているとは考えられないので、必ず部屋iに在室し、即ち、常にri=1になる。また、部屋i及び隣室のうち部屋iで最後に動いている人間の有無が検知され、且つ隣室に1以上の遷移先の部屋が存在する場合に、値riが数式6の中式で計算される。この場合、人間が部屋iから遷移先の部屋に移動している可能性があるため、0≦ri≦1になる。さらに、部屋iより後に隣室で動いている人間の有無が検知される場合、値riが数式6の下式で計算される。この場合、人間が部屋iから隣室に移動している可能性が高いため、0≦ri≦0.5になる。In Formula 6, cases are divided into three cases. When the presence or absence of the person who has moved last in the room i is detected among the room i and the adjacent room j and the transition destination room is not included in the adjacent room, the value r i is calculated by the above equation (6). The In this case, since it is not considered that the person has moved to the adjacent room, the person is always in the room i, that is, r i = 1 always. In addition, when the presence or absence of the person who has moved last in the room i is detected in the room i and the adjacent room, and one or more transition destination rooms exist in the adjacent room, the value r i is calculated by the middle expression of Equation 6. The In this case, since there is a possibility that a person has moved from the room i to the destination room, 0 ≦ r i ≦ 1. Further, when the presence or absence of a person who moves in the adjacent room after the room i is detected, the value r i is calculated by the following expression (6). In this case, since it is highly possible that a person is moving from the room i to the adjacent room, 0 ≦ r i ≦ 0.5.
図13に示される実現値に対してステップS1401の尤度計算処理を実行して得られた計算結果の一例が図15に示されている。図15において、各実現値の尤度wは、全ての実現値の尤度の合計が1となるように規格化され、尤度の比として示されている。 FIG. 15 shows an example of a calculation result obtained by executing the likelihood calculation process in step S1401 on the realized value shown in FIG. In FIG. 15, the likelihood w of each realization value is normalized so that the sum of the likelihoods of all realization values is 1, and is represented as a ratio of likelihoods.
尚、図14のステップS1401において、実現値kの尤度wを、下記数式8により計算してもよい。
ここで、xi newは、一期先予測処理で計算された実現値kの部屋iの人数を表し、xi oldは、一期先予測処理で計算される前の実現値kの部屋iの人数を表している。また、rは、0から1の一様乱数とする。Here, x i new represents the number of people in the room i having the real value k calculated in the one-year ahead prediction process, and x i old is the room i having the real value k before being calculated in the one-year ahead prediction process. Represents the number of people. Also, r is a uniform random number from 0 to 1.
図14のステップS1402において、実現値評価部105は、ステップS1401で計算された各実現値の尤度wを比較して、尤度wの小さい実現値を消去し、尤度wの大きい実現値を複製する実現値選択処理を実行する。ステップS1402の実現値選択処理は、一例として図16に示されている。図16に示されるステップS1601において、実現値選択部105Bは、ステップS1401で計算した各実現値の尤度wから、実現値1から実現値kまでの尤度wの比の合計である累積尤度比vkを下記数式9のように計算する。
ここで、Nは、実現値の集合111内に格納されている実現値の数であり、wmは、実現値mの尤度wを表わす。ステップS1502では、実現値選択部105Bは、vk−1<n−ε≦vkを満たす整数nの数だけ実現値kを複製して保存する。ここで、パラメータεは、0を超え、1未満の値であり、予め設定される。は、vk−1<n−ε≦vkを満たす整数nが存在しない場合は、この実現値kを消去する。これらの処理によって、実現度選択部105Bは、尤度wの低い実現値を消去し、尤度wの高い実現値を複製している。図16に示される実現値選択処理は、一例であって、他の方法で消去及び複製する実現値を選択してもよい。例えば、尤度の比に関して予め閾値が設定され、ステップS1402で各実現値に対して計算される尤度の比が閾値以上となる場合にその実現値を複製し、尤度の比が閾値未満となる場合にその実現値を消去するようにしてもよい。Here, N is the number of actual values stored in the actual value set 111, and w m represents the likelihood w of the actual value m. In step S1502, the actual value selection unit 105B duplicates and stores the actual value k by the number of integers n satisfying v k −1 <n−ε ≦ v k . Here, the parameter ε is a value exceeding 0 and less than 1, and is set in advance. Deletes the realization value k if there is no integer n satisfying v k −1 <n−ε ≦ v k . Through these processes, the realization degree selection unit 105B deletes the realization value with the low likelihood w and duplicates the realization value with the high likelihood w. The realization value selection process shown in FIG. 16 is an example, and realization values to be erased and duplicated by other methods may be selected. For example, a threshold value is set in advance for the likelihood ratio, and when the likelihood ratio calculated for each realization value in step S1402 is equal to or greater than the threshold value, the realization value is copied, and the likelihood ratio is less than the threshold value In such a case, the actual value may be deleted.
図17は、図13に示された実現値に対して実現値選択処理を実行した結果の一例を示している。図13に示される各実現値の累積尤度比は、図15に示される値を使用すると、v1=0.96、v2=3.00、v3=3.04、V4=4.00と求まる。この結果、例えばパラメータεが0.1と設定される場合、図17に示されるように、図13に示される実現値3が削除され、図13に示される実現値2が複製されて実現値2及び実現値3とされる。
FIG. 17 shows an example of the result of executing the actual value selection process on the actual value shown in FIG. The cumulative likelihood ratio of each realized value shown in FIG. 13 is obtained as v1 = 0.96, v2 = 3.00, v3 = 3.04, and V4 = 4.00 using the values shown in FIG. . As a result, for example, when the parameter ε is set to 0.1, the
上述のように、図7に示されるステップS703の一期先予測処理、及びステップS704の実現値評価処理が順次実行されて、実現値の集合111が更新される。ステップS705において、在室人数出力部106は、更新された実現値の集合111から部屋毎の在室人数に関する出力情報を表示装置107及び制御対象装置108に出力する。在室人数出力部106は、図18に示されるように、全ての部屋の在室人数が同一の実現値の数を計算し、数の多い順序に並び替えた実現値を出力情報として出力することができる。このように、同一の実現値の総数とともに実現値を出力することにより、制御対象装置108が、総数の多い実現値を使用したり、上位10個の実現値の平均を取る等の種々の処理を実行することが可能となる。また、在室人数出力部106は、図19に示されるように、N個の実現値から部屋毎に在室人数の平均値を計算し、部屋毎の平均在室人数を代表値として出力してもよい。代表値のように1つのデータを出力することにより、在室人数出力部106からの出力情報を他の手法で推定した部屋毎の在室人数に関する出力情報との置き換えが容易になる。また、出力情報が人間にとって理解しやすくなるという利点がある。
As described above, the one-point-ahead prediction process in step S703 shown in FIG. 7 and the actual value evaluation process in step S704 are sequentially executed, and the real value set 111 is updated. In step S <b> 705, the occupancy
在室人数に応じて制御される制御対象機器108としては、例えば、照明、エアコン、扇風機、空気清浄機、テレビ、パーソナルコンピュータ等がある。例えば、図3に示される部屋303に設置される照明においては、部屋C、D及びGの合計の在室人数が0.2人以下と推定された場合にオフするように制御される。また、エアコン、扇風機、空気清浄機等は、在室人数に応じて強弱、又は運転モード等が制御されることができる。このように在室人数に応じて種々の機器の動作を制御することにより、不必要な電力消費を抑えることができる。
Examples of the
尚、在室人数出力部106が図示しない制御装置に出力情報を出力し、この制御装置が部屋の在室人数に応じて上記の制御対象機器108の動作を制御してもよい。
The occupancy
また、人数を推定する対象となる部屋(即ち、領域)は、図3に示した例に限定されず、リビング、トイレ、寝室、オフィスにおける会議室等を含むことができる。 Moreover, the room (namely, area | region) used as the object which estimates the number of persons is not limited to the example shown in FIG. 3, but can include a living room, a toilet, a bedroom, a conference room in an office, and the like.
以上のように、第1の実施の形態に係る存在人数推定装置は、部屋毎の存在人数を示す複数の実現値を用意し、これら実現値から現在時刻の実現値を予測し、予測した現在時刻の実現値から人体検知情報に基づいた在室状況と整合する実現値を尤度計算により選択している。この存在人数推定装置は、予測した実現値から実際の在室状況と整合性の高い実現値を選択することにより、部屋(領域)毎の存在人数を精度良く推定することができる。 As described above, the existence number estimation device according to the first embodiment prepares a plurality of actual values indicating the number of persons for each room, predicts the actual value of the current time from these actual values, and predicts the current An actual value that matches the occupancy status based on the human body detection information is selected from the actual value of the time by likelihood calculation. This existence number estimation device can accurately estimate the number of persons for each room (area) by selecting an actual value that is highly consistent with the actual occupancy status from the predicted actual value.
[第2の実施の形態]
図20から図22を参照して、第2の実施の形態に係る存在人数推定装置を説明する。第2の実施の形態に係る存在人数推定装置100は、図20に簡略化して示されているが、図1に示される第1の実施の形態と同一の構成を有している。第2の実施の形態では、第1の実施の形態と比較して、人体検知センサの配置が変更されている。[Second Embodiment]
With reference to FIG. 20 to FIG. 22, the existence number estimating device according to the second embodiment will be described. An existence
図21は、第2の実施の形態における人体検知センサ101A及び101Bに割り当てられる検知領域の一例を示している。人体検知センサ101Bは、部屋2102内の領域2111Bを検知領域として設定され、人体検知センサ101Aは、部屋2101及び部屋2102間の出入り口(部屋A)を含む領域2111Aを検知領域として設定されている。この場合、人体検知センサ101Aは、部屋2101及び部屋2102間の出入り口付近に配置される。他の例では、人体検知センサ101A及び101Bは、図22に示されるように、部屋2102の天井に設置された照明に組み込まれて設けられ、センサ101Aが部屋の出入り口を検知領域に設定され、センサ101Bが部屋内を検知領域に設定されてもよい。このように、1以上の人体検知センサがエアコン、照明等の他の1つの機器に一体化して設けられてもよい。
FIG. 21 shows an example of detection areas assigned to the human
以上のように、第2の実施の形態に係る存在人数推定装置においては、人体検知センサの検知領域が出入り口に割り当てられることから、人間の部屋間の移動を確実に検知することができ、部屋(領域)毎の存在人数をより精度良く推定することができる。 As described above, in the presence person estimation device according to the second embodiment, since the detection area of the human body detection sensor is assigned to the entrance / exit, it is possible to reliably detect movement between human rooms. The number of people in each (area) can be estimated with higher accuracy.
本発明に係る存在人数推定装置は、住宅、オフィス等の屋内に存在する人数を領域毎に精度良く推定することができ、推定された存在人数に応じて照明、エアコン、テレビ等の機器制御が可能となることから産業上の利用可能性が高い。 The existence number estimating device according to the present invention can accurately estimate the number of persons existing indoors, such as a house and an office, for each area, and device control of lighting, air conditioner, television, etc. can be performed according to the estimated number of existence. Since it becomes possible, the industrial applicability is high.
100…存在人数推定装置、101…人体検知センサ群、101A〜101E…人体検知センサ、102…検知状態収集部、103…制御部、104…一期先予測部、104A…遷移行列生成部、104B…実現値予測部、105…実現値評価部、105A…計算部、105B…実現値選択部、106…在室人数出力部、107…表示装置、108…制御対象機器、109…部屋間の接続関係情報、110…屋外との接続関係情報、111…実現値の集合
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記検知信号を収集し、前記領域で前記人間の有無又は前記人間の動作の有無が最後に検知された時刻を前記領域毎に関連づけた時刻情報を含む人体検知情報を出力する収集部と、
前記領域毎の推定存在人数を示す複数の実現値と、前記領域間の接続関係及び前記領域と前記人数を推定する対象外となる領域外との接続関係を含む接続関係情報と、前記領域が重なり合う重複領域を示す重複関係情報と、を格納する記憶部と、
前記接続関係情報を使用して、前記領域間を人間が遷移する確率を示す第1の遷移確率、及び領域から領域外へ人間が遷移する確率を示す第2の遷移確率を計算し、前記第1及び第2の遷移確率を行列要素に有する遷移行列を作成する遷移行列作成部と、
前記遷移行列を使用して前記実現値の各々から現在時刻の実現値を予測する実現値予測部と、
前記時刻情報及び前記重複関係情報を使用して前記現在時刻の実現値の各々の尤度を計算する尤度計算部と、
前記現在時刻の各実現値のうち前記尤度が予め設定される閾値よりも大きい実現値を選択する実現値選択部と、
前記選択された実現値から同一の実現値の数を計算し、該実現値の数と前記領域毎の存在人数とを関連づけた出力情報を生成して、この出力情報を出力する出力部と、
を具備することを特徴とする存在人数推定装置。A human body that is installed in any one of a plurality of regions within a predetermined range for which the number of people is to be estimated, and that detects the presence or absence of a person in the region or the presence or absence of a human motion in the region and outputs a detection signal A detection sensor;
A collecting unit for collecting the detection signals, and outputting human body detection information including time information in which the time when the presence or absence of the human or the presence or absence of the human motion was last detected in the region is associated with each region;
A plurality of realization values indicating the estimated number of persons for each area; connection relation information including a connection relation between the areas and a connection relation between the area and the outside of the target area for estimating the number of persons; and A storage unit for storing overlapping relationship information indicating overlapping overlapping areas;
Using the connection relation information, calculating a first transition probability indicating a probability that a person will transition between the regions and a second transition probability indicating a probability that a person will transition from the region to the outside of the region; A transition matrix creating unit that creates a transition matrix having the first and second transition probabilities as matrix elements;
An actual value prediction unit that predicts an actual value at the current time from each of the actual values using the transition matrix;
A likelihood calculating unit that calculates the likelihood of each of the actual values of the current time using the time information and the overlap relationship information;
An actual value selection unit that selects an actual value of which the likelihood is greater than a preset threshold among the actual values of the current time;
An output unit that calculates the number of the same realized value from the selected realized value, generates output information that associates the number of the realized value and the number of people in each region, and outputs the output information;
An existence number estimating device characterized by comprising:
前記遷移行列は、前記滞在確率を行列要素に有することを特徴とする請求項1に記載の存在人数推定装置。The transition matrix creation unit further calculates a stay probability indicating a probability of staying in the same region from the first and second transition probabilities,
The said transition matrix has the said stay probability in a matrix element, The presence number estimation apparatus of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
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